專利名稱：活動圖象壓縮編碼裝置及運動矢量檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對活動圖象進行壓縮編碼的活動圖象壓縮編碼裝置，和有關(guān)的一種運動矢量檢測方法，一種記錄介質(zhì)及一種程序。
背景技術(shù)：
在活動圖象壓縮編碼裝置中，提高運動矢量檢測裝置的運動矢量檢測精度不可避免地會增加硬件規(guī)模。因此，進行運動矢量檢測的模式是檢測面積小但檢測精度高，或者檢測面積大但檢測精度低。
例如，作為常規(guī)的運動矢量檢測裝置，日本公開專利申請?zhí)朒09-224249中所描述的一種是眾所周知的。日本公開專利申請?zhí)朒09-224249的全部內(nèi)容完整地通過引用(參考)包含在此。圖10中給出了該運動矢量檢測裝置。參考號101代表參考幀信號輸入終端，將參考幀信號即當(dāng)前幀信號輸入到活動圖象壓縮編碼器中。參考號102代表預(yù)測幀信號輸入終端，將預(yù)測幀信號即緊靠前的幀信號輸入到活動圖象壓縮編碼器中。參考號103代表大面積運動矢量檢測器，工作于檢測面積大而檢測精度低的模式，進行運動矢量檢測。參考號104代表小面積運動矢量檢測器，工作于檢測面積小而檢測精度高的模式，進行運動矢量檢測。參考號105代表比較器，對大面積運動矢量檢測器103和小面積運動矢量檢測器104的運動矢量檢測結(jié)果進行比較估算。參考號106代表選擇器，根據(jù)比較器105的比較結(jié)果來輸出大面積運動矢量檢測器103和小面積運動矢量檢測器104的運動矢量檢測結(jié)果的任一個。參考號107代表輸出終端，輸出大面積運動矢量檢測器檢測到的運動矢量。
下面說明具有上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)運動矢量檢測器的工作過程。首先，從參考幀信號輸入終端101輸入的參考幀信號通過低通濾波器108和向下采樣電路109，并被輸入到大面積運動矢量檢測器103。與之平行，從參考幀信號輸入終端101輸入的參考幀信號被輸入到小面積運動矢量檢測器104。同樣地，從預(yù)測幀信號輸入終端102輸入的預(yù)測幀信號通過低通濾波器110和向下采樣電路111，并被輸入到大面積運動矢量檢測器103。與之平行，從預(yù)測幀信號輸入終端102輸入的預(yù)測幀信號被輸入到小面積運動矢量檢測器104。運動矢量檢測器103和104檢測到的運動矢量由比較器105進行比較估算，其中估值較高的一個從選擇器106中被輸出到輸出終端107。
但是，根據(jù)圖10中的運動矢量檢測裝置的結(jié)構(gòu)，當(dāng)運動矢量檢測面積的數(shù)目(以下簡稱為模式數(shù))是例如2，以檢測更適當(dāng)?shù)倪\動矢量時，其硬件規(guī)模比模式數(shù)為1時要更大。
即當(dāng)運動矢量檢測面積的數(shù)目是2，例如，一個檢測面積小而檢測精度高的運動矢量檢測面積，和一個檢測面積大而檢測精度低的運動矢量檢測面積，就需要提供兩種硬件，檢測面積小而檢測精度高的小面積運動矢量檢測器104，和檢測面積大而檢測精度低的大面積運動矢量檢測器103。并且每個運動矢量檢測器需要同時進行運動矢量檢測，這使得兩個運動矢量檢測器103和104各自具有獨立的運動矢量檢測電路就很重要，因此增加了硬件的規(guī)模例如運動矢量檢測電路。
為了解決圖10描述的常規(guī)運動矢量檢測器的這個問題，例如，日本公開專利申請?zhí)朒10-23420中說明的活動圖象壓縮編碼裝置是很有名的。日本公開專利申請?zhí)朒10-23420的全部內(nèi)容被完整地引用(參考)包含在此。該活動圖象壓縮編碼裝置如圖11所示。
圖11是常規(guī)活動圖象壓縮編碼裝置框圖。在圖11中，參考號301代表DCT電路，參考號302代表量化器，參考號303代表逆向量化器，參考號304代表逆向DCT電路，參考號305代表幀存儲器，參考號306代表運動補償幀間預(yù)測電路，參考號307代表運動檢測器，參考號308代表幀內(nèi)/幀間切換信號。運動檢測器307A包括緩沖存儲器201、誤碼運算電路202、誤碼比較電路203和地址發(fā)生電路204。
下面說明具有上述結(jié)構(gòu)的常規(guī)圖象編碼裝置的工作過程。將待編碼的初始幀即第一幀由幀內(nèi)/幀間切換信號308切換到幀內(nèi)編碼，幀內(nèi)編碼是一幀一幀進行處理的，不會獲得差異。即圖象數(shù)據(jù)被DCT電路以二維塊為單元轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換因子，轉(zhuǎn)換因子被量化器302量化，然后發(fā)送到傳輸路徑。一般地，由于圖象是高度相關(guān)的，所以當(dāng)進行DCT時，能量集中于低頻分量所對應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子上。因此，通過對視覺上不易觀察到的高頻分量進行粗量化，而對重要的低頻分量進行精細(xì)量化，就有可能使圖象的惡化降低到最小，并減小數(shù)據(jù)量。同時，發(fā)送到傳輸路徑的量化了的轉(zhuǎn)換因子通過逆向量化器303和逆向DCT電路304被轉(zhuǎn)換回實時數(shù)據(jù)，并被存儲到幀存儲器305。
另一方面，對第二和后續(xù)幀的圖象，由幀內(nèi)/幀間開關(guān)信號308將編碼方法切換到幀間編碼，在進行運動補償之后，就得到與前一幀圖象的差異，且?guī)g的圖象信號差異被一幀一幀地編碼。即根據(jù)存儲在幀存儲器305中的前一幀圖象數(shù)據(jù)和二維塊單元中的由運動檢測器307A檢測到的運動矢量，由運動補償幀間預(yù)測電路306產(chǎn)生第二和后續(xù)幀圖象的預(yù)測值，預(yù)測誤差，即第二和后續(xù)幀間的差異、以及運動補償幀間預(yù)測電路306產(chǎn)生的第二和后續(xù)幀的預(yù)測值被DCT電路301以二維塊維單位轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換因子。轉(zhuǎn)換因子被量化器302量化，然后發(fā)送到傳輸路徑。同時，發(fā)送到傳輸路徑的量化的轉(zhuǎn)換因子通過逆向量化器303和逆向DCT電路304轉(zhuǎn)換回實時數(shù)據(jù)，并存儲到幀存儲器305。
接下來詳細(xì)說明運動檢測器307A。采用例如眾所周知的全搜索方法，運動檢測器307A獲得以二維塊為單元的運動矢量。圖12是運動檢測器307A的工作過程示意圖。下面參照圖12說明運動檢測過程。在圖12中，參考號311代表第二幀的二維塊，包括m(水平方向)×n(垂直方向)象素的長方塊。參考號312A和312B代表用來進行誤差計算的第一幀二維塊。塊312A和312B具有與二維塊311相同的大小。參考號313代表運動檢測得到的運動矢量。該運動矢量連接二維塊311的中心坐標(biāo)和二維塊312B的中心坐標(biāo)。
圖12中的二維塊311是第二幀中中心坐標(biāo)為(x，y，2)的二維塊，該二維塊用中心坐標(biāo)所對應(yīng)的標(biāo)記S(x，y，2)來表示。二維塊312A和312B分別是第一幀中中心坐標(biāo)為(x，y，1)和(x+mx，y+my，1)的二維塊，該二維塊也同樣地用中心坐標(biāo)所對應(yīng)的標(biāo)志S(x，y，2)和(x+mx，y+my，1)來表示。這里x是以幀中心為原點，在水平方向的象素坐標(biāo)，y是以幀中心為原點，在垂直方向的象素坐標(biāo)，x和y后面的數(shù)字1和2是幀號。參考號314代表矩形的運動矢量檢測面積(水平方向為2h，垂直方向為2v)，表示進行運動矢量計算的二維塊。xh代表以運動矢量檢測面積的中心(圖中坐標(biāo)為(x，y，1))為原點的本地象素水平方向的坐標(biāo)，yv代表以運動矢量檢測面積的中心(在圖中坐標(biāo)為(x，y，1))為原點的本地象素垂直方向的坐標(biāo)。
當(dāng)進行幀間編碼時，第二幀的圖象數(shù)據(jù)同時輸入到緩沖存儲器201中。第一幀的圖象數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲到緩沖存儲器201中。以第二幀(當(dāng)前幀)的二維塊311為參考，檢測第一幀(前一幀)的二維塊312B和第二幀(當(dāng)前幀)的二維塊311之間的運動矢量313。輸入到緩沖存儲器201的第一和第二幀的圖象以m×n象素的二維塊為單元讀出，且運動矢量檢測是以二維塊為單元進行的。
現(xiàn)在具體說明用坐標(biāo)進行運動矢量檢測的過程。地址發(fā)生電路204讀出第二幀中中心坐標(biāo)為(x，y，2)的二維塊S(x，y，2)的圖象數(shù)據(jù)，以二維塊S(x，y，2)為參考塊，根據(jù)以下的過程檢測參考塊和第一幀之間的運動在緩沖存儲器201中，第一幀的圖象數(shù)據(jù)也按上面所述被存儲，然后讀出第一幀中中心坐標(biāo)為(x，y，1)的二維塊S(x，y，1)的每個圖象數(shù)據(jù)。誤差計算電路202根據(jù)『公式1』計算出兩個二維塊S(x，y，2)和S(x，y，1)中圖象數(shù)據(jù)的幅度的誤差平方之和(以下簡稱為誤差)σ(x，y)(0，0)，計算所得的和數(shù)傳輸?shù)秸`差比較電路203。
『公式1』σ(x,y)(0,0)=Σy′=-nnΣx′=-mm(S(x+x′,y+y′,2)-S(x+x′,y+y′,+1))2]]>然后，地址發(fā)生電路204產(chǎn)生與第一幀中在水平方向相鄰一個象素的m×n塊的地址，即中心坐標(biāo)為(x+1，y，1)的二維塊S(x+1，y，1)。誤差計算電路202同樣計算出σ(x，y)(+1，0)，并將其傳輸至誤差比較電路203。誤差比較電路203將σ(x，y)(0，0)和σ(x，y)(+1，0)相互比較，并選出其中較小的一個。然后，同樣地，當(dāng)?shù)刂吩?h＜xh＜h和-v＜yv＜v的面積內(nèi)連續(xù)變化時，讀出二維塊的圖象數(shù)據(jù)，并計算σ(x，y)(xh，yv)。
誤差比較電路203從上面計算的誤差σ(x，y)(xh，yv)中選出最小值σ(x，y)(mx，my)的誤差，同時輸出地址mx、my。因此，二維塊S(x，y，2)中的運動矢量213是mv(mx，my)。通過對第二幀中多于一個的分區(qū)二維塊的全部重復(fù)上述操作，就得到第二幀中所有二維塊的運動矢量。
利用在第二幀的每個二維塊中檢測到的運動矢量，運動補償幀間預(yù)測電路306產(chǎn)生以二維塊為單元的第二幀的運動補償預(yù)測值。對于第二幀的圖象，首先，用上述方法產(chǎn)生的預(yù)測值的差異，即預(yù)測誤差，由第一幀的圖象數(shù)據(jù)和第二幀的運動矢量計算得到。然后，用類似于第一幀的情況中所用的方法，對上述預(yù)測誤差進行一幀一幀地編碼。
通過上述結(jié)構(gòu)，中心為分割當(dāng)前幀所得二維塊的位置的前一幀的預(yù)定運動矢量檢測面積之內(nèi)，當(dāng)位置連續(xù)變化時，與分割當(dāng)前幀所得二維塊大小相等的二維塊的圖象數(shù)據(jù)被提取，進行前一幀預(yù)定的運動矢量檢測面積內(nèi)每個二維塊的圖象數(shù)據(jù)和分割當(dāng)前幀所得二維塊的圖象數(shù)據(jù)之間的誤差計算、以及前一幀預(yù)定的運動矢量檢測面積內(nèi)不同位置的二維塊之間的誤差比較，從而在前一幀預(yù)定的運動矢量檢測面積內(nèi)尋找二維塊的位置，其中，相對于分割當(dāng)前幀所得到的二維塊，圖象數(shù)據(jù)誤差最小，并且從分割當(dāng)前幀所得二維塊的位置，和前一幀預(yù)定的運動矢量檢測面積內(nèi)相對于分割當(dāng)前幀所得二維塊使圖象數(shù)據(jù)誤差最小的二維塊位置，計算出運動矢量，它代表分割當(dāng)前幀所得二維塊由前一幀開始在屏幕上的運動。
根據(jù)上述方法，由于預(yù)測誤差被編碼，所以相對于象幀內(nèi)編碼那樣對圖象數(shù)據(jù)直接進行編碼，能量就更小，且編碼效率更高。
接下來說明對第三和后續(xù)幀的操作。在第三和后續(xù)幀的運動矢量計算中，前一幀的運動矢量(在第三幀的情況下，為第二幀)輸入到CPU 205中，作為代表圖象運動幅度且得到較早檢測的運動矢量檢測面積確定信息，并且采用下面將要說明的計算過程，通過控制地址發(fā)生電路204，來改變運動矢量檢測面積。
圖13是CPU 205的處理操作流程圖。現(xiàn)在說明圖13，在步驟21，讀入前一幀(例如第二幀)的所有二維塊的運動矢量，在步驟22，對標(biāo)準(zhǔn)時間里在運動矢量檢測面積內(nèi)具有水平方向極大值h的運動矢量數(shù)目進行計數(shù)。在步驟23，判斷該數(shù)目是否不小于所有塊的50％，當(dāng)該數(shù)目不小于所有塊的50％時，確定圖象的運動大，那么水平方向上運動矢量檢測范圍就擴大，例如為2h。為了使運動矢量檢測面積加倍，如步驟24中所示，控制地址發(fā)生電路204，使得誤差計算電路202的輸入是每隔一個采樣稀疏輸入，即二次抽樣為1/2。如此，每個二維塊的計算量就為1/2，因此即使運動矢量檢測面積加倍，總的計算量也和運動矢量檢測面積沒有擴大之前相同。而且，如步驟25所示，同時也對超過h/2的運動矢量進行計數(shù)，在步驟26中，判斷超過h/2的運動矢量是否不大于10％。當(dāng)該數(shù)目不大于10％，確定運動小，那么運動矢量檢測面積變?yōu)閔/2。這種情況中，誤差計算電路202的輸入不被稀疏掉(步驟27)。當(dāng)超過h的運動矢量數(shù)目小于50％，且超過h/2的運動矢量數(shù)目大于10％時，運動矢量檢測面積就不改變，也不進行二次抽樣。
通過上述操作，當(dāng)圖象的運動大時，可擴大運動矢量檢測面積，而不增加計算量。一般地，當(dāng)從二次抽樣的圖象中進行運動檢測時，運動檢測的精度會下降，這將導(dǎo)致圖象質(zhì)量的惡化。但是，當(dāng)運動大時，由于運動沒有遵循而導(dǎo)致的圖象惡化的影響更大，所以即使圖象被二次抽樣，當(dāng)運動矢量檢測面積擴大時圖象質(zhì)量更高。當(dāng)運動小時，由于是對未經(jīng)二次抽樣的圖象進行運動檢測，所以不產(chǎn)生圖象惡化，而且，由于減小了運動矢量檢測面積，用來搜索的時間也減少了。
如上所述，能夠根據(jù)圖象的運動來改變運動矢量檢測面積，可以處理大的運動，減小幀間差異，從而不產(chǎn)生圖象質(zhì)量惡化。而且，由于運動矢量計算的計算量沒有增加，所以用來進行運動矢量計算的硬件數(shù)量就無需增加。
但是，在圖11中所示的常規(guī)活動圖象壓縮編碼裝置中，對于大運動的圖象，不可能檢測到合適的運動矢量，而且，難于設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。
即在圖11所說明的常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中，如圖14所示，當(dāng)騎跨在運動矢量檢測面積320的最外圍上的運動矢量P數(shù)目不小于總塊數(shù)的50％時，運動矢量檢測面積320就擴大。也就是，只檢測騎跨在運動矢量檢測面積320最外圍上的運動矢量P。但是，有可能一個比騎跨在運動矢量檢測面積最外圍上的運動矢量P更合適的運動矢量出了運動矢量檢測面積320。即使在這種情況下，在根據(jù)圖11所說明的常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中，檢測到并采用運動矢量P，而不是檢測到適當(dāng)?shù)倪\動矢量。
即，在常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中，對于大運動的圖象，不可能檢測到適當(dāng)?shù)倪\動矢量，而且，難以設(shè)定適當(dāng)?shù)倪\動矢量檢測面積。
發(fā)明說明鑒于上述的問題，本發(fā)明的一個目的就是提供一種活動圖象壓縮編碼裝置、運動矢量檢測方法、記錄介質(zhì)和程序，即使在大運動圖象的情況下也能夠檢測適當(dāng)?shù)倪\動矢量并設(shè)定適當(dāng)?shù)倪\動矢量檢測面積。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第一發(fā)明是一種活動圖象壓縮編碼裝置，包括宏塊發(fā)生裝置(2)，通過將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元產(chǎn)生宏塊活動圖象信號(這里N為不小于2的自然數(shù))；編碼和解碼裝置(18，17，3，4，9，10，19，20和11)，對宏塊活動圖象信號進行壓縮編碼，然后將宏塊活動圖象信號解碼，以產(chǎn)生解碼的活動圖象信號；運動矢量檢測裝置(12)，從解碼的活動圖象信號和宏塊活動圖象信號中檢測第一運動矢量檢測面積之內(nèi)的運動矢量；運動矢量計數(shù)裝置(14，15和16)，對檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是第一運動矢量檢測面積內(nèi)的第二運動矢量檢測面積的最外線；和運動矢量檢測面積確定裝置(13)，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第二發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量計數(shù)裝置(14，15和16)對第二運動矢量檢測面積內(nèi)部的第三運動矢量檢測面積中的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第二運動矢量的數(shù)目，和運動矢量檢測面積確定裝置(13)，根據(jù)第二運動矢量的計數(shù)來減小第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第三發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測面積確定裝置(13)在第一運動矢量的計數(shù)大于預(yù)定閾值時擴大第一運動矢量檢測面積，而在第一運動矢量的計數(shù)小于預(yù)定閾值時不擴大第一運動矢量檢測面積或不改變第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第四發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中當(dāng)?shù)谝贿\動矢量的計數(shù)增加時，運動矢量檢測面積確定裝置(13)提高第一運動矢量檢測面積的擴大比例。
本發(fā)明的第五發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中當(dāng)?shù)诙\動矢量的計數(shù)增加時，運動矢量檢測面積確定裝置(13)提高第一運動矢量檢測面積的縮小比例。
本發(fā)明的第六發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測面積確定裝置(13)具有一組各種運動矢量檢測面積，和當(dāng)?shù)谝贿\動矢量的計數(shù)增加時，從各種運動矢量檢測面積中選擇出較大的運動矢量檢測面積，并且所選擇的運動矢量檢測面積被設(shè)定為第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第七發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測面積確定裝置(13)具有一組各種運動矢量檢測面積，和當(dāng)?shù)诙\動矢量的計數(shù)增加時，從各種運動矢量檢測面積中選擇出較小的運動矢量檢測面積，且所選擇的運動矢量檢測面積被設(shè)定為第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第八發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測面積確定裝置(13)按每P幀或按P幀分割成n個單元(這里n為自然數(shù)，且n≤N)的每一分立單元來更新第一運動矢量檢測面積，和在第一運動矢量檢測面積被更新時，當(dāng)P幀或分立單元中的第一運動矢量的計數(shù)被P幀中或分立單元中的宏塊活動圖象信號數(shù)目除得的商不小于預(yù)定閾值時，運動矢量檢測面積確定裝置就擴大第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第九發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測面積確定裝置(13)按每P幀或按P幀分割成n個單元(這里n為自然數(shù)，且n≤N)的每一分立單元來更新第一運動矢量檢測面積，和在第一運動矢量檢測面積被更新時，當(dāng)P幀或分立單元中的第二運動矢量的計數(shù)被P幀中或分立單元中的宏塊活動圖象信號數(shù)目除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積確定裝置就縮小第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第十發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一、第三、第四、第六和第八發(fā)明中的任何一個的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測裝置在擴大第一運動矢量檢測面積時也擴大第二運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第十一發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第二、第四、第七和第九發(fā)明中的任何一個的活動圖象壓縮編碼裝置，其中運動矢量檢測裝置在縮小第一運動是矢量檢測面積時也縮小第三運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第十二發(fā)明是運動矢量檢測方法，包括運動矢量檢測步驟，從解碼的活動圖象信號中和從宏塊活動圖象信號中檢測第一運動矢量檢測面積內(nèi)的運動矢量，其中將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元(N為不小于2的自然數(shù))得到宏塊活動圖象信號，對其進行壓縮編碼，然后再將壓縮編碼的宏塊活動圖象信號進行解碼，得到解碼的活動圖象信號；運動矢量計數(shù)步驟，對在檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是位于第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積最外線；運動矢量計數(shù)步驟，對第一運動矢量數(shù)目進行計數(shù)，即位于第一最外線上和毗鄰第一最外線的一個或一組第二最外線上的第一運動矢量數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，所述的第二最外線的每一個都是第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積的最外線；和運動矢量檢測面積確定步驟，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第十三發(fā)明是使計算機執(zhí)行下列根據(jù)本發(fā)明的第十二發(fā)明的運動矢量檢測方法步驟的程序運動矢量檢測步驟，從解碼的活動圖象信號中和從宏塊活動圖象信號中檢測第一運動矢量檢測面積內(nèi)的運動矢量，其中將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元(N為不小于2的自然數(shù))得到宏塊活動圖象信號，對其進行壓縮編碼，然后再將壓縮編碼的宏塊活動圖象信號進行解碼，得到解碼的活動圖象信號；運動矢量計數(shù)步驟，對在檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是位于第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積最外線；運動矢量檢測面積確定步驟，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
本發(fā)明的第十四發(fā)明是一種可計算機處理的記錄介質(zhì)，能夠保持根據(jù)本發(fā)明的第十三發(fā)明的程序。
附圖概述圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的活動圖象壓縮編碼裝置框圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的宏塊中的運動矢量實例的示意圖；圖3是本發(fā)明第一實施例中運動矢量和運動矢量切換面積實例的示意圖；圖4(a)是本發(fā)明第一實施例中的備選運動矢量檢測面積示意圖；圖4(b)是本發(fā)明第一實施例中的運動矢量檢測面積示意圖；圖5(a)是本發(fā)明第一實施例中的當(dāng)前運動矢量檢測面積實例的示意圖；圖5(b)是本發(fā)明第一實施例中的更新后的運動矢量檢測面積實例的示意圖；圖6(a)是本發(fā)明第一實施例中的當(dāng)前運動矢量檢測面積實例的示意圖；圖6(b)是本發(fā)明第一實施例中的更新后的運動矢量檢測面積實例的示意圖；圖7是本發(fā)明的第一實施例中運動矢量檢測面積的更新定時示意圖；圖8(a)是本發(fā)明的第一實施例中，當(dāng)運動矢量檢測面積大時，運動矢量檢測中的象素抽樣基本情況示意圖；圖8(b)是本發(fā)明的第一實施例中，當(dāng)運動矢量檢測面積為中等大小時，運動矢量檢測中的象素抽樣基本情況示意圖；圖8(c)是本發(fā)明的第一實施例中，當(dāng)運動矢量檢測面積小時，運動矢量檢測中的象素抽樣基本情況示意圖；圖9是本發(fā)明第一實施例中運動矢量切換面積確定的流程圖；圖10是常規(guī)的運動矢量檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖11是常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖12是包括在常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中的運動檢測器307A的工作的說明圖；圖13是包括在常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中的CPU 205的處理工作的流程圖；圖14是常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置的運動矢量檢測面積和運動矢量實例示意圖。
(參考號的說明)1輸入終端2幀排序器3DCT4量化器5可變長度編碼器6緩沖器7輸出終端8速率控制器9逆向量化器10逆向DCT11幀存儲器12預(yù)測器13運動矢量檢測面積確定器14切換面積檢測器15比較器16計數(shù)器17減法器
18選擇器開關(guān)19加法器20開關(guān)21運動矢量檢測裝置本發(fā)明的最佳實施方式以下將結(jié)合


本發(fā)明的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，例如，由于根據(jù)由運動矢量檢測部分(裝置)所檢測的運動矢量得到的運動矢量檢測面積被反饋回運動矢量檢測部分(裝置)，所以能夠?qū)⑦\動矢量檢測部分(裝置)進行運動矢量檢測的運動矢量檢測面積設(shè)定成與輸入的活動圖象的運動相一致，使得即使當(dāng)運動矢量檢測面積數(shù)目(即模式數(shù))多于1以檢測到更適當(dāng)?shù)倪\動矢量時，電路規(guī)模也不會增加，并可提高運動矢量的檢測精度。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，例如，由于運動矢量檢測面積以輸入活動圖象所分割成的單元被反饋回運動矢量檢測部分，所以能夠以輸入的活動圖象為單位，例如一幀，在運動矢量檢測部分適當(dāng)?shù)卦O(shè)定與輸入的活動圖象的運動相一致的運動矢量檢測面積，并且能夠簡化高精度運動矢量檢測面積的設(shè)定。
而且，根據(jù)本發(fā)明實施例，例如，由于是從預(yù)先提供的多于一種的運動矢量檢測面積中，參照所采用的運動矢量檢測面積的結(jié)果而選擇出實際使用的運動矢量檢測面積，所以能夠根據(jù)輸入的活動圖象自由地從多于一種中采用運動矢量檢測部分處所設(shè)定的運動矢量檢測面積的更新，并且獲得與用戶意圖例如優(yōu)先權(quán)相一致的運動矢量檢測。而且，在所獲得的運動矢量檢測中，運動矢量檢測部分處所設(shè)定的運動矢量檢測面積與輸入的活動圖象的運動相一致，例如，與用戶的意圖相一致。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，例如，由于反饋裝置將運動矢量檢測面積確定裝置所確定的運動矢量檢測面積反饋回運動矢量檢測裝置和切換面積發(fā)生裝置，所以運動矢量檢測面積的確定對輸入活動圖象運動的速度更靈敏，從而能夠增強與輸入活動圖象的運動相一致的運動矢量檢測面積的直接性。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，例如，由于當(dāng)(運動矢量切換面積中的運動矢量數(shù)目)/(n個單元周期里宏塊的數(shù)目)不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積被切換，且所切換的運動矢量檢測面積被反饋回運動矢量檢測裝置和切換面積發(fā)生裝置，所以在輸入的活動圖像的編碼中能夠減小所產(chǎn)生的代碼量，從而能夠提高與輸入活動圖象的運動相一致的運動矢量檢測的速度。
(第一實施例)圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的活動圖象壓縮編碼裝置結(jié)構(gòu)框圖，及MPEG(運動圖象專家組)的實例。參考號1代表輸入終端。參考號2代表幀排序器。參考號3代表離散余弦變換器(以下簡稱為DCT)。參考號4代表量化器。參考號5代表可變長度編碼器。參考號6代表緩沖存儲器。參考號7代表輸出終端。參考號8代表速率控制器。參考號9代表逆向量化器。參考號10代表逆向DCT。參考號11代表幀存儲器。參考號12代表預(yù)測器。參考號13代表檢測面積確定器。參考號14代表切換面積確定器。參考號15代表比較器。參考號16代表計數(shù)器。參考號17代表減法器。參考號18代表選擇器開關(guān)。參考號19代表加法器。參考號20代表開關(guān)。
本實施例的幀排序器2是本發(fā)明的宏塊發(fā)生裝置的實例。本實施例的選擇器開關(guān)18、減法器17、DCT3、量化器4、逆向量化器9、逆向DCT10、加法器19、開關(guān)20和幀存儲器11是本發(fā)明的編碼和解碼裝置的實例。本實施例的預(yù)測器12是本發(fā)明的運動矢量檢測裝置的實例。本實施例的切換面積確定器14、比較器15和計數(shù)器16是運動矢量計數(shù)裝置的實例。本實施例的檢測面積確定器13是本發(fā)明的運動矢量檢測面積確定裝置的實例。
現(xiàn)在說明具有上述結(jié)構(gòu)的塊的工作過程。從輸入終端1輸入的原始圖象信號是視頻信號，通過事先將畫面與聲音同步信號分成視頻信號和音頻信號而得到。首先由幀排序器2將視頻信號按幀進行排序，按象素數(shù)目將幀分割成單元(以下稱為宏塊單元)的原始圖象視頻信號按照幀排序器2的排序(以下稱為解碼順序)輸出到選擇器開關(guān)18。選擇器開關(guān)18選擇是以宏塊單元本身輸出原始活動視頻信號(以下稱為宏塊活動圖象信號)，還是由減法器17從宏塊活動圖象信號中減掉運動補償預(yù)測視頻信號等。
首先說明選擇器開關(guān)18選擇宏塊活動圖象信號本身的情況。當(dāng)從選擇器開關(guān)18輸出的宏塊活動圖象信號是I圖象，DCT3進行離散余弦變換得到的DCT信號輸出到量化器4。量化器4向可變長度編碼器5和逆向量化器9輸出量化的信號，通過用速率控制器8反饋回的預(yù)定量化值來進行量化處理使其信息量減小。
輸入到可變長度編碼器5的量化信號作為被可變長度編碼器5編碼了的編碼信號輸出到緩沖存儲器6中。緩沖存儲器6存儲編碼信號，直到它從輸出終端7被提取出來，并且向速率控制器8輸出所產(chǎn)生的編碼量。速率控制器8向量化器4反饋回基于所產(chǎn)生的編碼量的量化值。未予圖示的系統(tǒng)編碼器將從輸出終端7提取的編碼信號和音頻信號復(fù)用在一起。
至于輸入到逆向量化器9的量化信號，用預(yù)定的量化值進行逆向量化的逆向量化信號輸出到逆向DCT10中。逆向DCT10輸出通過對輸入的量化信號進行逆向離散余弦變化得到的逆DCT信號。當(dāng)在I圖象的情況下選擇器開關(guān)18選擇宏塊活動圖象本身時，開關(guān)20是關(guān)的，與選擇器開關(guān)18同步，宏塊單元的參考視頻信號(以下稱為宏塊參考信號)被存儲在幀存儲器11中，直到存儲了一幀信號，而不被加法器19加到逆向DCT信號上。在P圖象的情況下，預(yù)測器12預(yù)測運動矢量，其中以幀為單元的參考視頻信號(以下稱為幀參考信號)和來自幀排序器2的宏塊活動圖象信號之間的差異最小，其中幀參考信號中的一幀存儲在幀存儲器11中，檢測運動矢量檢測面積，并輸出運動矢量和運動補償預(yù)測之后的圖象信號(以下稱為預(yù)測的視頻信號)。
現(xiàn)在說明P圖象或B圖象的情況，這時選擇器開關(guān)18選擇宏塊活動圖象信號和減法器17的預(yù)測視頻信號之間的差信號。在P圖象的情況中，從宏塊活動圖象信號中減去基于前面的I圖象或P圖象的預(yù)測視頻信號而得到的差信號被輸出到DCT3，DCT信號輸出到量化器4。從量化器4中輸出的量化信號其中之一經(jīng)過可變長度編碼器5和緩沖存儲器6，并被存儲在緩沖存儲器6中，直到從輸出終端7被提取出來，且所產(chǎn)生的編碼量被輸入到速率控制器8，量化值反饋回量化器4。類似于以上所說明的情況，存儲在緩沖存儲器6中的編碼信號從輸出終端7輸出到系統(tǒng)編碼器。
量化信號中的另一個經(jīng)過逆向量化器9和逆向DCT10，并被輸入到加法器19。打開開關(guān)20，與選擇器開關(guān)18同步，由減法器17進行了減法運算的緊靠前的I圖象或P圖象被加到逆向DCT10輸出的逆向DCT信號上，以得到宏塊參考信號。由加法器19加得的宏塊參考信號存儲在幀存儲器11中，直到存儲了一幀信號，預(yù)測器12在運動矢量檢測面積內(nèi)檢測到運動矢量，在該處，來自幀存儲器11的幀參考信號和宏塊活動圖象信號之間的差信號最小，并輸出運動矢量和預(yù)測視頻信號，例如，圖2中所示。
當(dāng)宏塊活動圖象信號是B圖象時，除了由減法器17得到基于先前及隨后的I圖象或P圖象的宏塊活動圖象信號和預(yù)測視頻信號之間的差，進行類似于P圖像情況時的處理。但是，當(dāng)考慮到B圖象時，由于先前及隨后的圖象被視作B圖象的情況，所以盡管以幀為單位的運動矢量檢測面積的更新算法等很復(fù)雜，精度的提高也是很小。因此，本實施例采用了一種算法，在B圖象的情況下，忽略輸出的宏塊活動圖象信號，直到選擇了下一個P圖象。
以這種方法得到的從預(yù)測器12輸出的信號其中之一作為減法器17從下一個宏塊活動圖象信號中要減去的預(yù)測視頻信號，另一個信號來比較地檢驗運動矢量是否位于運動矢量檢測面積內(nèi)，例如，如圖3中所示，成宏塊單元的運動矢量輸出到比較器15。圖3中的面積D是運動矢量檢測面積減小后的面積，面積U是運動矢量檢測面積擴大后的面積。即比較器15比較地檢驗圖2中所示的預(yù)測器12檢測到的宏塊Cij對應(yīng)的運動矢量Vij是否位于切換面積確定器14輸出的運動矢量切換面積D或U之內(nèi)，適用性地得到宏塊切換信號，并將其輸出到計數(shù)器16。
現(xiàn)在詳細(xì)說明圖3中所示的運動矢量檢測面積。圖4更詳細(xì)地闡釋了圖3中所示的運動矢量檢測面積。圖4(a)給出了備選運動矢量檢測面積。在本實施例中，共有5個備選運動矢量檢測面積A1、A2、A3、A4和A5。這些備選運動矢量檢測面積存儲在檢測面積確定器13中。選擇并使用五個備選運動矢量檢測面積A1、A2、A3、A4和A5中的一個，作為當(dāng)預(yù)測器12檢測運動矢量時和切換面積確定器14確定運動矢量切換面積時所用的運動矢量檢測面積。
現(xiàn)在假設(shè)在備選運動矢量檢測面積A1、A2、A3、A4和A5之中，實際上選擇A3作為運動矢量檢測面積。
如圖4(b)所示，最外線13是運動矢量檢測面積A3的最外線，最外線13’是運動矢量檢測面積A3’的最外線，最外線13和13’之間的面積位于運動矢量檢測面積A3內(nèi)，相應(yīng)于圖3中所示的面積U。圖3中的面積U由切換面積確定器14確定。在騎跨在面積U上的運動矢量滿足下文中將要說明的預(yù)定條件的情況下，就擴大運動矢量檢測面積A3。這時，運動矢量檢測面積A3’和A3”同時擴大。
相似地，如圖4(b)所示，最外線13”是位于運動矢量檢測面積A3’內(nèi)部的運動矢量檢測面積A3”的最外線，最外線13”內(nèi)部的面積對應(yīng)于參照圖3所說明的面積D。圖3中的面積D由切換面積確定器14確定，在騎跨在面積D上的運動矢量滿足下文將要說明的預(yù)定條件的情況下，就減小運動矢量檢測面積A3。這時，運動矢量檢測面積A3’和A3”同時減小。
而且，切換面積確定器14依照運動矢量檢測面積確定圖3中的面積U和面積D。
盡管在本實施例中，由于運動矢量檢測面積的切換只是針對基于P圖象的運動矢量，比較器15只在編碼P圖象時工作，但是這里需要注意的是，在考慮B圖象時，比較器15也在對B圖象進行編碼時工作。
比較器15判定對應(yīng)于宏塊Cij的運動矢量Vij是否騎跨在圖3中的面積U上或騎跨在面積D上，并將判定結(jié)果作為宏塊切換信號輸出到計數(shù)器16。
當(dāng)輸入宏塊切換信號時，在宏塊切換信號表示宏塊Cii所對應(yīng)的運動矢量Vij騎跨在圖3中的面積U上時，計數(shù)器16使面積U所對應(yīng)的計數(shù)值加一；在宏塊切換信號表示宏塊Cij所對應(yīng)的運動矢量Vij騎跨在圖3中的面積D上時，計數(shù)器16使面積D所對應(yīng)的計數(shù)值加一。
如此，計數(shù)器16對面積D所對應(yīng)的計數(shù)值和面積U所對應(yīng)的計數(shù)值按一幀進行計數(shù)，且計數(shù)器16將計數(shù)結(jié)果輸出到檢測面積確定器13，作為以幀為單元的切換信號(以下稱為幀切換信號)。當(dāng)輸入了幀切換信號，檢測面積確定器13適用性地確定以幀為單位的運動矢量檢測面積。
即通過從圖4(a)所示的備選運動矢量檢測面積A1、A2、A3、A4和A5中選擇出實際使用的運動矢量檢測面積，檢測面積確定器13確定了運動矢量檢測面積。
當(dāng)如圖5(a)所示運動矢量騎跨在面積D上，檢測面積確定器13選擇運動矢量檢測面積A4，如圖5(b)所示，從而減小了運動矢量檢測面積。說細(xì)說明為，當(dāng)(運動矢量切換面積D中的運動矢量數(shù)目)被(一幀周期內(nèi)的宏塊數(shù)目)除得的商數(shù)不小于預(yù)定的閾值時，檢測面積確定器13根據(jù)從計數(shù)器16輸入的幀切換信號將運動矢量檢測面積切換到運動矢量檢測面積A4。這時，運動矢量檢測面積A3’和A3”同時被分別切換到A4’和A4”。這樣，檢測面積確定器13減小了運動矢量檢測面積。當(dāng)檢測面積確定器13選擇運動矢量檢測面積A4作為運動矢量檢測面積，所選擇的運動矢量檢測面積被反饋回切換面積確定器14和預(yù)測器12。依照該選擇，切換面積確定器14確定運動矢量切換面積D和U，如圖5(b)所示。
當(dāng)運動矢量R如圖6(b)所示騎跨在面積U上，檢測面積確定器13通過選擇運動矢量檢測面積A2來擴大運動矢量檢測面積，如圖6(b)所示。詳細(xì)說明為，當(dāng)(運動矢量切換面積U內(nèi)的運動矢量數(shù)目)被(一幀的周期內(nèi)的宏塊數(shù)目)除得的商數(shù)不小于預(yù)定的閾值時，檢測面積確定器13根據(jù)從計數(shù)器16輸入的幀切換信號將運動矢量檢測面積切換到運動矢量檢測面積A2。這時，運動矢量檢測面積A3’和A3”同時被分別切換到A2’和A2”。如此，檢測面積確定器13擴大了運動矢量檢測面積。當(dāng)檢測面積確定器13選擇運動矢量檢測面積A2作為運動矢量檢測面積，所選擇的運動矢量檢測面積被反饋回切換面積確定器14和預(yù)測器12。依照該選擇，切換面積確定器14確定運動矢量切換面積D和U，如圖6(b)所示。
而且，當(dāng)(運動矢量切換面積D內(nèi)的運動矢量數(shù)目)被(一幀周期內(nèi)的宏塊數(shù)目)除得的商數(shù)小于預(yù)定的閾值，和當(dāng)(運動矢量切換面積U內(nèi)的運動矢量數(shù)目)被(一幀周期內(nèi)的宏塊數(shù)目)除得的商數(shù)小于預(yù)定的閾值時，檢測面積確定器13既不擴大也不減小運動矢量檢測面積。即檢測面積確定器13不改變運動矢量檢測面積。
作為以幀為單元最佳的運動矢量檢測面積，反饋回預(yù)測器12的運動矢量檢測面積被用作下一幀單元中預(yù)測器12預(yù)測運動矢量時的運動矢量檢測面積。
例如，當(dāng)檢測面積確定器13選擇運動矢量檢測面積A4作為運動矢量檢測面積，如圖5(b)所示，當(dāng)預(yù)測運動矢量時，預(yù)測器12就在下一幀單元中使用運動矢量檢測面積A4。
類似地，當(dāng)檢測面積確定器13選擇運動矢量檢測面積A2作為運動矢量檢測面積，如圖6(b)所示，當(dāng)預(yù)測運動矢量時，預(yù)測器12就在下一幀單元中使用運動矢量檢測面積A2。
在下一幀單元中進行與上面所述相似的操作，預(yù)測器12采用的運動矢量檢測面積被連續(xù)更新。在本實施例中，對每個P幀進行上述的操作。即圖7給出了運動矢量檢測面積的更新時序。用在P幀20中檢測到的運動矢量來使檢測面積確定器13確定下一個P幀21的運動矢量檢測面積。如上所述，本實施例的活動圖象壓縮編碼裝置在每個P幀切換運動矢量檢測面積。
在輸入的活動圖象具有特別大的運動的情況下，在參照圖11所說明的常規(guī)的活動圖象編碼裝置中，由于只檢測到騎跨在運動矢量檢測面積320最外圍上的矢量P，所以即使比騎跨在運動矢量檢測面積320最外圍上的運動矢量P更為合適的運動矢量伸出到運動矢量檢測面積320外面，也不可能檢測到并使用這樣的運動矢量。在圖11所給出的常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中，甚至在這樣的情況下，檢測到并使用運動矢量P，而不是檢測到合適的運動矢量。
相反地，在本實施例的活動圖象壓縮編碼裝置中，當(dāng)擴大運動矢量檢測面積時，就考慮了圖3、4、5、和6中所示的騎跨在面積U上的運動矢量。因此，即使當(dāng)更為合適的運動矢量伸出到運動矢量檢測面積之外，而且根據(jù)此前技術(shù)不能檢測到這樣的合適的運動矢量，通過旨在考慮象本實施例中的運動矢量的面積U，就能夠檢測到此前技術(shù)所不能檢測的合適的運動矢量。
如上所述，根據(jù)本實施例，即使在輸入的活動圖象運動大的情況下，也能夠檢測到合適的運動矢量，并且能夠設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。
如上所述，根據(jù)本實施例的活動圖象壓縮編碼裝置，由于運動矢量檢測裝置21通過壓縮編碼來進行檢測活動圖象信號的運動矢量的處理操作的同時，進行運動矢量檢測的運動矢量檢測面積被最先的幀單元優(yōu)化的面積取代，所以其產(chǎn)生的效果是在不增加運動矢量檢測裝置21中的電路等的硬件規(guī)模，就能夠優(yōu)化運動矢量檢測。而且，即使在大運動的圖象情況下，也能夠檢測到合適的運動矢量，并設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。
盡管在本實施例中，檢測面積確定器13從五個備選運動矢量檢測面積中選擇出一個實際使用的運動矢量檢測面積，但是本發(fā)明并不局限于此。實際的運動矢量檢測面積可以從三個備選運動矢量檢測面積中選出，或者實際的運動矢量檢測面積可以從七個備選運動矢量檢測面積中選出。本實施例的檢測面積確定器13存儲一組備選的運動矢量檢測面積，并且通過從其中選擇出一個來確定實際使用的運動矢量檢測面積。
進一步，盡管在本實施例中，檢測面積確定器13從五個運動矢量檢測面積中選擇出一個實際使用的運動矢量檢測面積，但是本發(fā)明并不局限于此。當(dāng)運動矢量切換面積U內(nèi)的運動矢量的數(shù)目增加時，檢測面積確定器13可以提高運動矢量檢測面積的擴大比例。
在這種情況中，當(dāng)運動矢量切換面積U內(nèi)的運動矢量數(shù)目增加時，檢測面積確定器13可以從所預(yù)提供的運動矢量檢測面積中選擇較大的運動矢量檢測面積，或者當(dāng)運動矢量切換面積U內(nèi)的運動矢量數(shù)目增加時，檢測面積確定器13可以產(chǎn)生較大的運動矢量檢測面積，不需預(yù)先提供任何運動矢量檢測面積。
而且，當(dāng)運動矢量切換面積D內(nèi)的運動矢量數(shù)目增加時，檢測面積確定器13可以提高運動矢量檢測面積的減小比例。
在這種情況中，當(dāng)運動矢量切換面積D內(nèi)的運動矢量數(shù)目的增加時，檢測面積確定器13可以從所預(yù)提供的運動矢量檢測面積中選擇較小的運動矢量檢測面積，或者當(dāng)運動矢量切換面積D內(nèi)的運動矢量數(shù)目的增加時，檢測面積確定器13可以產(chǎn)生較小的運動矢量檢測面積，不需預(yù)先提供任何運動矢量檢測面積。
在本實施例的活動圖象壓縮編碼裝置中，如圖8(a)、(b)和(c)所示，當(dāng)運動矢量檢測面積小時，運動矢量檢測接近于象素單元的檢測；當(dāng)運動矢量檢測面積大時，在運動矢量檢測中，根據(jù)其大的程度象素被減少。即當(dāng)檢測面積象圖8(a)中所示的運動矢量檢測面積A1那樣大時，檢測到與黑色標(biāo)記所表示的被稀疏了的象素相聯(lián)系的運動矢量，并且相反地，當(dāng)運動矢量象圖8(c)中所示的運動矢量檢測面積A5那樣小時，檢測到以黑色標(biāo)記所表示的象素為單元的運動矢量。因此，由于得到運動矢量的象素被稀疏掉，與即使當(dāng)運動矢量檢測面積被擴大的尺寸相一致，所以運動矢量檢測的計算量不會增加。
通過提供如圖4中所示的多種運動矢量檢測面積，及從多種運動矢量檢測面積中選擇出所需的運動矢量檢測面積，就能夠通過根據(jù)輸入活動圖象的運動幅度適當(dāng)?shù)財U大或減小運動矢量檢測面積來完成優(yōu)化，改進運動矢量檢測精度，由于該改進而減少所產(chǎn)生的信號量，提高解碼的活動圖象質(zhì)量。
而且，諸如運動矢量檢測所需的存儲裝置等電路的規(guī)模是運動矢量檢測面積中最小的一個所對應(yīng)的電路規(guī)模，從而能夠以較低的成本制造出由于運動矢量檢測精度的提高而可實現(xiàn)高質(zhì)量的解碼圖象的裝置。
通過提供切換面積確定器14，根據(jù)來自上述實施例中檢測面積確定器13的運動矢量檢測面積而產(chǎn)生運動矢量檢測面積切換面積；比較器15，對運動矢量檢測面積切換面積和檢測到的運動矢量進行相互比較，并確定在運動矢量切換面積內(nèi)的運動矢量的出現(xiàn)，通過計數(shù)器16存儲運動矢量切換面積和比較器15的輸出信號即判定信號，并且通過根據(jù)計數(shù)器16中所存儲的判定信號來確定運動矢量檢測面積，能夠設(shè)定運動矢量檢測裝置21進行運動矢量檢測的運動矢量檢測面積，以跟隨輸入活動圖象的運動，從而提高與輸入活動圖象的運動相一致的運動矢量檢測面積的直接性。
盡管在本實施例中，檢測面積確定器13輸出至預(yù)測器12的運動矢量檢測面積以幀為單元被更新，但是本發(fā)明并不局限于此。盡管運動矢量檢測面積以幀為單元適用性地被確定，但是本發(fā)明并不局限于此。
從檢測面積確定器13輸出到預(yù)測器12的運動矢量檢測面積的更新可以在n個單元的周期(n為自然數(shù)，n≤N)里進行。這里，N為一幀中的宏塊總數(shù)，且n是宏塊即一幀被分成一組單元的分割單元的總數(shù)。在這種情況下，計數(shù)器16也存儲n個單元的周期里運動矢量切換面積內(nèi)的運動矢量數(shù)目，當(dāng)(運動矢量切換面積內(nèi)的運動矢量數(shù)目)被(n個單元周期里的宏塊數(shù)目)除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積就被切換，且切換的運動矢量檢測面積被反饋回運動矢量檢測裝置21和切換面積確定器14中。
例如，當(dāng)(面積D中的運動矢量數(shù)目)被(n個單元的周期里宏塊的數(shù)目)除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積從運動矢量檢測面積A3切換到運動矢量檢測面積A4，例如圖5(a)和圖5(b)所示。即運動矢量檢測面積減小了，并且例如，當(dāng)(面積U中的運動矢量數(shù)目)被(n個單元的周期里宏塊的數(shù)目)除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積從運動矢量檢測面積A3切換到運動矢量檢測面積A2，例如圖6(a)和圖6(b)所示。即運動矢量檢測面積擴大了。
通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠改善與輸入活動圖象的運動相一致的運動矢量檢測精度，并減少所產(chǎn)生的編碼量。
下面參照圖1中所示的框圖，用圖9來說明上述的一系列處理的流程。
首先，在步驟31，從輸入終端1輸入的輸入活動圖象被幀排序器2按解碼順序排序，并且成為宏塊活動圖象信號，其中輸入的活動圖象被分割成每幀N個宏塊(N為不小于2的自然數(shù))。
在步驟32，選擇器開關(guān)18確定從幀排序器2中以解碼順序提取的宏塊活動圖象信號是I圖象還是I圖象以外的圖象。當(dāng)選擇器開關(guān)18確定宏塊活動圖象信號是I圖象的時，開關(guān)20關(guān)閉。
在步驟33，確定為I圖象的宏塊活動圖象信號經(jīng)過DCT3、量化器4、逆向量化器9、逆向DCT10和加法器19，并且I圖象的宏塊活動圖象的解碼信號存儲到幀存儲器11中。
然后在步驟34，判定一幀宏塊活動圖象信號的壓縮解碼是否完成，當(dāng)一幀沒有達到時，流程返回步驟32。
從排序器2中提取的宏塊活動圖象信號是否為I圖象是在步驟32中確定的，當(dāng)不是I圖象時，在步驟35，選擇器開關(guān)18確定它們是P圖象還是B圖象。
當(dāng)確定了宏塊活動圖象信號是P圖象時，在步驟36，由減法器17進行宏塊活動圖象信號和從預(yù)測器12中輸出的預(yù)測的視頻信號之間的減法運算，并輸出差信號，開關(guān)20打開。
在步驟37，由步驟36中的減法運算得到的差信號經(jīng)過DCT3、量化器4、逆向量化器9和逆向DCT10，由加法器19將P圖象的逆向DCT信號和預(yù)測器12輸出的預(yù)測視頻信號(盡管在本實例中，預(yù)測的視頻信號來自緊靠前的I圖象，但是當(dāng)P圖象繼續(xù)時，預(yù)測視頻信號是來自緊靠前的P圖象)相加，宏塊參考信號存儲在幀存儲器11中，直到存儲了一幀信號。與此同時，通過采用幀參考信號和來自幀排序器2的宏塊活動圖象信號之間的差異最小處的運動矢量，預(yù)測器12產(chǎn)生預(yù)測視頻信號。
在步驟38中，步驟37產(chǎn)生的預(yù)測視頻信號被輸入到比較器15，比較器15將預(yù)測視頻信號和切換面積確定器14所輸出的運動矢量切換面積相比較，由此向計數(shù)器16輸出宏塊切換信號。計數(shù)器16存儲該宏塊切換信號，直到存儲了一幀信號。
然后在步驟34中，確定是否完成了一幀宏塊活動圖象信號的壓縮解碼，當(dāng)一幀沒有達到時，流程返回步驟32。盡管在上述的實例中，開關(guān)20打開的步驟是步驟36，但是需要注意的是它可以是任何步驟，或者是步驟35，或者是步驟37，只要是在加法器19進行加法運算之前。
在步驟32中確定從排序器2中提取的宏塊活動圖象信號是否是I圖象，當(dāng)它們不是I圖象時，在步驟35，選擇器開關(guān)18確定它們是P圖象還是B圖象。
當(dāng)確定了宏塊活動圖象信號是B圖象時，在步驟39，由減法器17進行宏塊活動圖象信號和預(yù)測器12所輸出的預(yù)測視頻信號之間的減法運算，并輸出差信號。在步驟39的減法運算中得到的差信號經(jīng)過DCT3和量化器4，以在步驟40中產(chǎn)生量化信號，在步驟34中確定是否完成了一幀宏塊活動圖象信號的壓縮解碼，當(dāng)一幀沒有達到時，流程返回到步驟32。
當(dāng)在步驟34中確定一幀已經(jīng)完成時，在步驟41中幀切換信號從計數(shù)器16中輸出到檢測面積確定器13，檢測面積確定器13向預(yù)測器12反饋回以幀為單元的運動矢量檢測面積，并將它也輸出到切換面積確定器14，切換面積確定器14產(chǎn)生運動矢量切換面積，并將其輸出到比較器15。
在步驟41產(chǎn)生以幀為單元的運動矢量檢測面積并將其輸出到預(yù)測器12之后，在步驟42，活動圖象信號終止，并確定下一幀是存在還是空白。當(dāng)下一幀存在時，流程返回到幀排序器2，當(dāng)下一幀空白時，流程結(jié)束。
盡管在上述實例中運動矢量檢測面積以幀為單元進行更新，但是也可以以輸入活動圖象的預(yù)定分組為單元進行更新，例如屏幕單元，幀單元，或圖象組(GOPs)單元。但是需要根據(jù)分組單元來改變運動矢量檢測面積確定器13、幀存儲器11等。
盡管是以MPEG壓縮為例來說明上述實施例，但是壓縮解碼方法并不局限于MPEG，而是任何進行降低時間方向上的冗余度的幀間預(yù)測壓縮方法都可適用，例如H.261或H.263。
根據(jù)本實施例，即使當(dāng)存在用于運動矢量檢測的一組檢測面積，也能夠在進行活動圖像壓縮編碼時根據(jù)輸入圖象的運動速度選擇最佳的運動矢量檢測面積，而不會增加硬件規(guī)模，從而獲得極好的效果，實現(xiàn)了高的圖象質(zhì)量。而且，即使在大運動的圖象的情況下，也能夠檢測到合適的運動矢量，設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。
而且，本發(fā)明的程序使計算機執(zhí)行上述本發(fā)明的運動矢量檢測方法中的所有或一些步驟(或處理、操作、工作等)的操作，所說的程序與計算機進行一致的操作。
而且，本發(fā)明的記錄介質(zhì)能夠保持使計算機執(zhí)行上述的本發(fā)明運動矢量檢測方法中的所有或一些步驟(或處理、操作、工作等)的操作的程序，所說的記錄介質(zhì)計算機可讀，且讀出的程序執(zhí)行與計算機相一致的操作。
上述的本發(fā)明的“一些裝置(設(shè)備、器件等)”是指多于一個的裝置中的一個或一些裝置，上述的本發(fā)明的“一些步驟(或處理、操作、工作等)”是指多于一個的步驟中的一個或一些步驟。
而且，上述的本發(fā)明的“裝置(設(shè)備、器件等)的功能”是指上述裝置的所有或一些功能，上述的本發(fā)明的“步驟(或處理、操作、工作等)的操作”是指上述步驟的所有或一些步驟。
而且，本發(fā)明的程序的使用可以是將該程序記錄在計算機可讀的記錄介質(zhì)上，并與計算機進行一致的操作。
而且，本發(fā)明的程序的使用可以是將該程序在傳輸介質(zhì)上傳輸，被計算機讀出，并與計算機進行一致的操作。
而且本發(fā)明的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)列表和數(shù)據(jù)類。
而且記錄介質(zhì)包括只讀存儲器(ROMs)，傳輸介質(zhì)包括例如因特網(wǎng)、光、無線電波和聲波等傳輸介質(zhì)。
而且，上面提到的本發(fā)明的計算機不局限于純硬件，如CPU，而是可包括固件，操作系統(tǒng)(OS)和外圍設(shè)備。
如上所述，可通過軟件或通過硬件來實現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
工業(yè)適用性從上面的說明中可明顯看出，本發(fā)明能夠提供活動圖象壓縮編碼裝置、運動矢量檢測方法、記錄介質(zhì)、和程序，即使在大運動圖象的情況下也能夠檢測合適的運動矢量并設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。
權(quán)利要求
1.一種活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于包括宏塊發(fā)生裝置，通過將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元而得到宏塊活動圖象信號(N為不小于2的自然數(shù))；編碼和解碼裝置，對宏塊活動圖象信號進行壓縮編碼，然后將宏塊活動圖象信號解碼，以產(chǎn)生解碼的活動圖象信號；運動矢量檢測裝置，從解碼的活動圖象信號和宏塊活動圖象信號中檢測到第一運動矢量檢測面積內(nèi)的運動矢量；運動矢量計數(shù)裝置，對檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是位于第一運動矢量檢測面積內(nèi)的第二運動矢量檢測面積的最外線；及運動矢量檢測面積確定裝置，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
2.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量計數(shù)裝置對位于第二運動矢量檢測面積內(nèi)的第三運動矢量檢測面積上的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第二運動矢量的數(shù)目，并且運動矢量檢測面積確定裝置根據(jù)第二運動矢量的計數(shù)來減小第一運動矢量檢測面積。
3.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量檢測面積確定裝置在第一運動矢量的計數(shù)大于預(yù)定的閾值時就擴大第一運動矢量檢測面積，而在第一運動矢量的計數(shù)小于預(yù)定的閾值時不擴大第一運動矢量檢測面積或不改變第一運動矢量檢測面積。
4.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于當(dāng)?shù)谝贿\動矢量的計數(shù)增加時，運動矢量檢測面積確定裝置就提高第一運動矢量檢測面積的擴大比例。
5.如權(quán)利要求2所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于當(dāng)?shù)诙\動矢量的計數(shù)增加時，運動矢量檢測面積確定裝置就提高第一運動矢量檢測面積的縮小比例。
6.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于有多種運動矢量檢測面積預(yù)提供給運動矢量檢測面積確定裝置，并且當(dāng)?shù)谝贿\動矢量的計數(shù)增加時，就從各種運動矢量檢測面積中選擇出較大的運動矢量檢測面積，并將所選的運動矢量檢測面積設(shè)定為第一運動矢量檢測面積。
7.如權(quán)利要求2所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于有一組各種運動矢量檢測面積提供給運動矢量檢測面積確定裝置，并且當(dāng)?shù)诙\動矢量的計數(shù)增加時，就從各種運動矢量檢測面積中選擇出較小的運動矢量檢測面積，并將所選的運動矢量檢測面積設(shè)定為第一運動矢量檢測面積。
8.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量檢測面積確定裝置在每個P幀或在將P幀分割成n個單元(n為自然數(shù)，且n≤N)所得的每個分割單元上更新第一運動矢量檢測面積，并且在更新第一運動矢量檢測面積時，當(dāng)P幀中或分割單元中的第一運動矢量計數(shù)被P幀中或分割單元中的宏塊活動圖象信號數(shù)目除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積確定器就擴大第一運動矢量檢測面積。
9.如權(quán)利要求1所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量檢測面積確定裝置在每個P幀或在將P幀分割成n個單元(n為自然數(shù)，且n≤N)所得的每個分割單元上更新第一運動矢量檢測面積，并且在第一運動矢量檢測面積被更新時，當(dāng)P幀中或分割單元中的第二運動矢量計數(shù)被P幀中或分割單元中的宏塊活動圖象信號數(shù)目除得的商不小于預(yù)定的閾值時，運動矢量檢測面積確定器就減小第一運動矢量檢測面積。
10.如權(quán)利要求1、3、4、6和8中的任何一個所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量檢測裝置在擴大第一運動矢量檢測面積時也擴大第二運動矢量檢測面積。
11.如權(quán)利要求2、4、7和9所述的活動圖象壓縮編碼裝置，其特征在于運動矢量檢測裝置在減小第一運動矢量檢測面積時也減小第二運動矢量檢測面積。
12.一種運動矢量檢測方法，其特征在于包括運動矢量檢測步驟，從解碼的活動圖象信號和宏塊活動圖象信號中檢測到第一運動矢量檢測面積內(nèi)的第一運動矢量，其中通過將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元(N為不小于2的自然數(shù))得到壓縮編碼的宏塊活動圖象信號，然后對壓縮編碼的宏塊活動圖象信號進行解碼得到解碼的活動圖象信號；運動矢量計數(shù)步驟，對檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是位于第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積的最外線；運動矢量計數(shù)步驟，對第一運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，即位于第一最外線上的以及與第一最外線相鄰的第二最外線的一個或一組上的運動矢量數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，所說的第二最外線是第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積的每個最外線；和運動矢量檢測面積確定步驟，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
13.一種程序，其特征在于，使計算機執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的運動矢量檢測方法的以下步驟運動矢量檢測步驟，從解碼的活動圖象信號和宏塊活動圖象信號中檢測到第一運動矢量檢測面積內(nèi)的運動矢量，其中通過將輸入的活動圖象分割成每幀N個單元(N為不小于2的自然數(shù))得到壓縮編碼的宏塊活動圖象信號，然后對壓縮編碼的宏塊活動圖象信號進行解碼得到解碼的活動圖象信號；運動矢量計數(shù)步驟，對檢測到的運動矢量中位于第一最外線和第二最外線之間的運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，作為第一運動矢量的數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，第二最外線是位于第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積的最外線；及運動矢量檢測面積確定步驟，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
14.一種可計算機處理的記錄介質(zhì)，其特征在于，它能夠保持如權(quán)利要求13所述的程序。
全文摘要
在常規(guī)的活動圖象壓縮編碼裝置中，在大量運動圖象的情況下，不可能檢測到合適的運動矢量，而且，也難以設(shè)定合適的運動矢量檢測面積。本發(fā)明提供了運動矢量檢測裝置(12)，從解碼的活動圖象信號和宏塊活動圖象信號中檢測到第一運動矢量檢測面積內(nèi)的運動矢量；運動矢量計數(shù)裝置(14、15、16)，對第一運動矢量的數(shù)目進行計數(shù)，即位于第一最外線上的以及與第一最外線相鄰的第二最外線的一個或一組上的運動矢量數(shù)目，其中第一最外線是第一運動矢量檢測面積的最外線，所說的第二最外線是第一運動矢量檢測面積內(nèi)部的第二運動矢量檢測面積的每個最外線；和運動矢量檢測面積確定裝置(13)，根據(jù)第一運動矢量的計數(shù)來擴大第一運動矢量檢測面積。
文檔編號H04N7/26GK1505900SQ0280913
公開日2004年6月16日 申請日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者河原田誠, 子, 安成智子 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社